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基于高阶关联特性的时钟同步技术及应用

发布时间:2019-05-18 12:45
【摘要】:随着科学和技术的发展,时钟同步技术和测距技术在精确制导、雷达探测以及空间技术中的应用越来越突出,并且逐渐对其精度和准确度有了更高的要求。由于传统的时钟同步技术和定位技术(GPS)是基于经典理论所发展,其定时定位的精度和准确度将受限于脉冲信号带宽和功率的限制,因此更加精确的定时定位技术就普遍受各国科研工作者的关注。近年来,基于量子力学纠缠特性和量子信息理论相结合的量子时钟同步技术和量子定位技术就为其提供了突破口,其不仅能够克服传统技术带宽和功率的限制,并且拥有更高的精度和准确度。本文在基于二阶量子关联时钟同步的基础上,根据高阶关联函数提出了基于高阶关联特性的时钟同步技术方案和测距系统,该设计既可以用于时钟同步,又可以用于测距定位。主要针对二阶时钟同步和测距的准确度进行了提高改进,其所做工作内容如下:1、根据二阶时钟同步技术和高阶关联函数理论,提出了基于高阶关联特性的时钟同步技术方案,该方案在光源上采用高亮度的赝热光,然后针对整个同步系统、同步原理、同步的精度以及同步的影响因素与信噪比进行了详细分析和研究。结果表明,高阶关联同步系统在光路阶数不变的情况下,可以通过增大系统光路中探测器对光场的探测次数,其不仅能够提高两时钟同步的准确度,而且还可以提高同步系统的信噪比。2、设计了基于高阶关联特性的测距系统,其系统采用高亮度的纠缠光源,并通过CPLD电路对泵浦光重复频率的精确控制达到对探测器探测时间的控制,详细分析并研究了测距系统的原理和测距影响因素以及系统光路信噪比的关系。结果表明,高阶关联测距系统在一定的范围内通过增加系统光路阶数和探测器对光路数据的采集样本数,不仅可以提高测距系统的信噪比,而且还能获得比传统二阶量子测距系统及经典无线电定位技术和光学测距技术更高的准确度和精度。最后利用Matlab软件对其测距效果进行不同距离的仿真实验,实验结果不仅表明其测距精度可以达到微米量级,而且还表明该测距方案设计的可行性和正确性。
[Abstract]:With the development of science and technology, the application of clock synchronization technology and ranging technology in precision guidance, radar detection and space technology is becoming more and more prominent, and gradually has higher requirements for its accuracy and accuracy. Because the traditional clock synchronization technology and positioning technology (GPS) are based on the classical theory, the accuracy and accuracy of timing positioning will be limited by the limitation of pulse signal bandwidth and power. Therefore, more accurate timing positioning technology has been widely concerned by researchers in various countries. In recent years, quantum clock synchronization technology and quantum positioning technology based on quantum mechanics entanglement and quantum information theory have provided a breakthrough for it, which can not only overcome the limitations of bandwidth and power of traditional technology. And has higher accuracy and accuracy. In this paper, based on the second-order quantum correlation clock synchronization, a clock synchronization technique and ranging system based on high-order correlation characteristics are proposed according to the high-order correlation function. The design can be used not only for clock synchronization, but also for ranging and positioning. The accuracy of second-order clock synchronization and ranging is improved. The work is as follows: 1, according to the second-order clock synchronization technology and the theory of high-order correlation function, A clock synchronization scheme based on high order correlation is proposed, which adopts high brightness pseudothermic light on the light source, and then aims at the synchronization principle of the whole synchronization system. The accuracy of synchronization and the influencing factors of synchronization and signal-to-noise ratio (SNR) are analyzed and studied in detail. The results show that the high order correlated synchronization system can not only improve the accuracy of the synchronization of the two clocks by increasing the number of light field detected by the detector in the optical path of the system, but also by increasing the order of the optical path. Moreover, the signal-to-noise ratio (SNR) of the synchronization system can be improved. 2, a ranging system based on high-order correlation characteristics is designed, which adopts a high brightness entangled light source. The detection time of the detector is controlled by the accurate control of the pump optical repetition frequency by CPLD circuit. The principle of the ranging system and the influencing factors of the ranging system, as well as the relationship between the signal-to-noise ratio (SNR) of the optical path of the system are analyzed and studied in detail. The results show that the signal-to-noise ratio (SNR) of the ranging system can not only be improved by increasing the optical path order of the system and the number of samples collected by the detector to the optical path data in a certain range. Moreover, it can obtain higher accuracy and accuracy than the traditional second-order quantum ranging system, classical radio positioning technology and optical ranging technology. Finally, the Matlab software is used to simulate the ranging effect at different distances. The experimental results not only show that the ranging accuracy can reach the micron level, but also show the feasibility and correctness of the ranging scheme design.
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN919.34

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本文编号:2480016

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